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對應(yīng)用化學(xué)的認(rèn)識和理解范文第1篇

［關(guān)鍵詞］應(yīng)用化學(xué)專業(yè)；物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)改革

［中圖分類號］O64；G642.0［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2016）02-0145-03

物理化學(xué)是東北大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在完成了無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)的學(xué)習(xí)之后，繼續(xù)修學(xué)的又一門化學(xué)基礎(chǔ)課程。[1]物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)作為理論課教學(xué)的輔助手段，綜合了化學(xué)領(lǐng)域中各分支所需要的基礎(chǔ)研究工具和方法，是化學(xué)實(shí)驗(yàn)科學(xué)的重要組成部分。[2]學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所學(xué)的理論，鞏固和加深對物理化學(xué)原理的理解[3]，提高對物理化學(xué)知識的靈活運(yùn)用能力，這有利于培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神[4]，為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。因此，科學(xué)合理地設(shè)置物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程內(nèi)容，對構(gòu)建完整的化學(xué)基礎(chǔ)課程體系、提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量至關(guān)重要。[5]

一、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程存在的問題

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的特點(diǎn)決定了其對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容深度、廣度和綜合度的要求不同于材料、冶金、成型、環(huán)境、生物工程等其他專業(yè)。東北大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為遼寧省級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，為使學(xué)生能系統(tǒng)學(xué)習(xí)并掌握各種物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究方法，便于教師在教學(xué)過程中實(shí)時掌控實(shí)驗(yàn)進(jìn)度和學(xué)習(xí)效果，實(shí)驗(yàn)中心為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)單獨(dú)開設(shè)了兩個學(xué)期的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，而且取得了豐碩的教學(xué)成果。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及社會對應(yīng)用化學(xué)專門化人才素質(zhì)要求的提高，過去曾經(jīng)被師生們樂道的一些優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前的需求。表1中分別列出了過去和現(xiàn)在為東北大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)開設(shè)的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。通過調(diào)查研究，我們發(fā)現(xiàn)過去制定的培養(yǎng)計劃主要存在以下兩個方面的問題。其一，由表1可以看出，大部分的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，研究性、綜合性實(shí)驗(yàn)較少。這顯然不利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題的能力。其二，過去物理化學(xué)課程體系中理論課與實(shí)驗(yàn)課的課時比例為2∶1，即理論課課時是實(shí)驗(yàn)課的2倍。教學(xué)研究表明，雖然通過理論課的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以掌握較多的理論知識，但由于實(shí)驗(yàn)課時較少，學(xué)生的動手能力較差，對實(shí)驗(yàn)室的各種基礎(chǔ)儀器設(shè)備的使用方法不能完全掌握，因此學(xué)生很難將所學(xué)到的各種實(shí)驗(yàn)知識融會貫通，這對其以后的學(xué)習(xí)和工作是十分不利的。而且由于實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目較少、內(nèi)容不新穎等問題，學(xué)生對物化實(shí)驗(yàn)課的重要性認(rèn)識不足，普遍存在重視理論課學(xué)習(xí)而輕視實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練的現(xiàn)象，缺乏主動學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)技能、掌握實(shí)驗(yàn)技術(shù)的積極性。因此，亟須對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的設(shè)置進(jìn)行改革。

二、應(yīng)用化學(xué)專業(yè)物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置改革

（一）增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

為培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和提升學(xué)生的綜合素質(zhì)，在東北大學(xué)教務(wù)處的大力支持下，根據(jù)培養(yǎng)科研拔尖創(chuàng)新人才的需要，我們重新修訂了應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的培養(yǎng)計劃和物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱。大幅提高了實(shí)驗(yàn)課時在物理化學(xué)課程體系中的比例，將理論課和實(shí)驗(yàn)課的課時比由原來的2:1調(diào)整為1:1；實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也由原來的12個增加到了現(xiàn)在的22個，并允許學(xué)生選做其中的20個實(shí)驗(yàn)。原教學(xué)大綱中設(shè)置的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中屬于熱力學(xué)模塊的實(shí)驗(yàn)較多，而屬于電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)知識模塊的實(shí)驗(yàn)較少。在教學(xué)過程中我們發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生對后兩個模塊中的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目接觸較少，缺少理論聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會，所以對相關(guān)知識掌握得不好。因此，在修訂物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱時，除保留原有實(shí)驗(yàn)外，還增加了10個實(shí)驗(yàn)。其中包括熱力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1個，電化學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目3個，化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目5個，界面與膠體化學(xué)模塊實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1個。增加了新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在各個知識模塊間的分布變得更加合理。通過物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅能加深對理論知識的理解，還能開拓視野，提升綜合運(yùn)用理論與實(shí)驗(yàn)知識的能力。

（二）改革實(shí)驗(yàn)方案

除了增加新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以外，我們還對原來的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行了重新設(shè)計，以使實(shí)驗(yàn)方案更加合理。例如“表面張力和接觸角的測定”實(shí)驗(yàn)，原來的實(shí)驗(yàn)方案是通過測定毛細(xì)管的半徑和水壓計的壓差值，再利用氣泡最大壓力法中表面張力的基本公式計算出水的表面張力。這種實(shí)驗(yàn)內(nèi)容比較單一，學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的興趣不高。通過反復(fù)的測試和調(diào)整，我們將實(shí)驗(yàn)方案修改為測定一系列濃度不超過0.1mol·L-1的正丁醇水溶液的界面張力，再根據(jù)吉布斯吸附公式計算溶液表面的吸附量以及正丁醇的橫截面積。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)整后，學(xué)生普遍反映對界面張力的性質(zhì)、表面自由能的意義以及界面張力和吸附的關(guān)系了解得更透徹了。再例如“冰點(diǎn)下降測分子量”實(shí)驗(yàn)，原來的實(shí)驗(yàn)方案是分別測定水和濃度為0.3%的尿素水溶液的凝固點(diǎn)，再計算出尿素的分子量。由于尿素溶液濃度比較小，雖然選擇的溶液滿足稀溶液的條件，但測出的水與尿素溶液的凝固點(diǎn)之差不明顯。為了加深學(xué)生對溶液凝固點(diǎn)降低這一概念的理解，提高學(xué)生對這個物理化學(xué)現(xiàn)象對人們生產(chǎn)生活所產(chǎn)生影響的認(rèn)識，經(jīng)過多次對比實(shí)驗(yàn)，我們最終確定將實(shí)驗(yàn)中所用的尿素溶液濃度提高到1%，從而使測得的凝固點(diǎn)降低值達(dá)到0.3℃左右，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯，獲得比較好的實(shí)驗(yàn)效果，達(dá)到了預(yù)期實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

（三）重組實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

針對物理化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)和應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的需要，我們對一些物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行了調(diào)整。保留并整合了一些基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)以培養(yǎng)學(xué)生的基本操作能力。同時也拓展了一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將不同的知識點(diǎn)聯(lián)系在一起，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能靈活運(yùn)用所學(xué)的物理化學(xué)知識。例如在新增加的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目“臨界膠束濃度的測定”中，除了用電導(dǎo)法測定不同濃度的十二烷基磺酸鈉的電導(dǎo)率以確定其臨界膠束濃度外，還增加了臨界膠束濃度的另一種測定方法———界面張力法———的內(nèi)容。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生們采用兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法確定相同表面活性劑體系的臨界膠束濃度，加深了對表面活性劑溶液性質(zhì)的理解，同時還對兩種不同的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行了實(shí)際操作和比較。再例如在“原電池電動勢的測定”實(shí)驗(yàn)中，我們采用電位差綜合測試儀取代了原來使用的電位差計和檢流計，顯著縮短了實(shí)驗(yàn)過程中儀器調(diào)試占用的時間，并增加了新的內(nèi)容以充分利用這些節(jié)余下來的寶貴時間。經(jīng)過對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的重新設(shè)計和組合，學(xué)生在測定了以銅/硫酸銅為半電池構(gòu)造成的原電池電動勢后，還可以繼續(xù)測定不同溫度和不同濃度的硫酸銅水溶液對溶液電導(dǎo)率的影響，進(jìn)而分析對原電池電動勢產(chǎn)生的影響。因此，重組后的“原電池電動勢的測定”實(shí)驗(yàn)已經(jīng)成為一個綜合性較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)，而不再是一個簡單的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。通過對這個實(shí)驗(yàn)的訓(xùn)練，學(xué)生可以對理論課中學(xué)到的電化學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)知識有比較全面且深入的理解。

（四）開設(shè)物理化學(xué)大型綜合性實(shí)驗(yàn)

為培養(yǎng)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的綜合素質(zhì)和科研能力，從2003年開始，我們又將物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與教師科研成果相結(jié)合，面向應(yīng)用化學(xué)專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)了一套大型綜合性實(shí)驗(yàn)———聚苯胺的制備、表征及性能測試。這個大型綜合性實(shí)驗(yàn)總共包括6個子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：聚苯胺的化學(xué)法制備、聚苯胺摻雜-反摻雜性能研究、聚苯胺的電化學(xué)法制備及電化學(xué)性能測試、聚苯胺電化學(xué)催化性能研究、聚苯胺氣敏性研究、聚苯胺在不同pH值的酸溶液中的電化學(xué)響應(yīng)。學(xué)生完成這個大型綜合性實(shí)驗(yàn)需要24學(xué)時。在實(shí)驗(yàn)前，我們要求學(xué)生獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并設(shè)計出完整的實(shí)驗(yàn)方案，經(jīng)與指導(dǎo)教師討論確認(rèn)后，才能通過網(wǎng)上預(yù)約確定實(shí)驗(yàn)時間并進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)。學(xué)生在獨(dú)立完成全部子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目后，應(yīng)按照通用的學(xué)術(shù)研究報告標(biāo)準(zhǔn)寫出綜述報告，并對實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象及出現(xiàn)的問題開展分組討論。數(shù)年的實(shí)踐結(jié)果表明，這項(xiàng)綜合實(shí)驗(yàn)的設(shè)置，不僅使學(xué)生熟悉了多種電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器和設(shè)備（例如，四探針電導(dǎo)率測試儀、電化學(xué)工作站以及CHI軟件）的使用方法，還對導(dǎo)電有機(jī)高分子材料有了一定的了解，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識、獨(dú)立解決實(shí)際問題的能力，并為學(xué)生將來從事科研工作打下了基礎(chǔ)。

三、課程設(shè)置改革后的成效

近幾年來，通過對物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程不斷研究和改革，不僅提升了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能，提高了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)的主動和積極性性，而且培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和創(chuàng)新精神。實(shí)踐證明，重新設(shè)置后的物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力，對培養(yǎng)科研拔尖創(chuàng)新人才有重要意義。

參考文獻(xiàn)

［1］王軍.對大學(xué)物理化學(xué)課程教學(xué)的思考［J］.教育進(jìn)展，2013（3）：13-16.

［2］王巖，李三鳴.新課程體系下物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改革［J］.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2012（1）：55-57.

［3］楊冬梅，王軍.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的總體設(shè)計及實(shí)踐［J］.高等理科教育，2008（6）：103-105.

［4］張國林，韓瑩，薛懷國，等.大學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系的改革與實(shí)踐［J］.大學(xué)化學(xué)，2010（1）：23-25.

對應(yīng)用化學(xué)的認(rèn)識和理解范文第2篇

關(guān)鍵詞：工程化素質(zhì)；培養(yǎng)；應(yīng)用化學(xué)；教學(xué)改革

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)是以化學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)的應(yīng)用型理工科專業(yè)。國家教育部頒布的本科專業(yè)目錄明確規(guī)定：應(yīng)用化學(xué)專業(yè)屬于理科專業(yè)，畢業(yè)生可根據(jù)所在學(xué)校教學(xué)計劃及培養(yǎng)目標(biāo)授予理學(xué)或工學(xué)學(xué)士學(xué)位。這說明應(yīng)用化學(xué)是以理為主的理工結(jié)合專業(yè)，是研究化學(xué)理論在相關(guān)領(lǐng)域中應(yīng)用的理科專業(yè)，是產(chǎn)品開發(fā)或技術(shù)應(yīng)用型專業(yè)，而不是工科專業(yè)。但是，從應(yīng)用化學(xué)學(xué)位授予現(xiàn)狀來看，學(xué)士一般授予理科學(xué)位，碩士則可授予理科或工科學(xué)位。說明應(yīng)用化學(xué)具有工科專業(yè)的特點(diǎn)。另外，目前全國有近400所高校開設(shè)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，覆蓋本、專科不同層次和理工、農(nóng)林、師范等不同類型高校。其中大多數(shù)是新辦或改辦的。大量的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)畢業(yè)生除了小部分從事教育、研究和質(zhì)檢等行業(yè)工作外，其余的勢必要進(jìn)入企業(yè)從事產(chǎn)品開發(fā)和工程管理工作。而當(dāng)前相當(dāng)數(shù)量的本科生畢業(yè)后在工作中感覺實(shí)踐能力和動手能力較差，進(jìn)而影響到創(chuàng)新能力的提升，最終勢必限制其職業(yè)發(fā)展。因此，在本科階段，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生應(yīng)該具有一定的工科或工程化素質(zhì)，對其研究生深造或工作實(shí)踐打下工程化基礎(chǔ)具有重要作用。

另一方面，當(dāng)前，地方本科院校是我國高等教育發(fā)展的重要新生力量，此類高校大多能夠把握形勢、明確定位，以地方性、應(yīng)用型為辦學(xué)方向，走特色化發(fā)展道路。此類高校更要防止一味追求大而全、趕研究型大學(xué)的時髦、進(jìn)而陷入同質(zhì)化的境地。因此，此類高校在特色發(fā)展中，工科專業(yè)的培育和發(fā)展更應(yīng)從基礎(chǔ)抓起，在使學(xué)生掌握基本工科課程知識的同時，應(yīng)使學(xué)生具有基本的工程化素養(yǎng)。

針對目前國內(nèi)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)數(shù)量多、方向雜、規(guī)范性不足等問題，參照近期教育部專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會制定的教學(xué)基本要求，結(jié)合許昌學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)多年來的建設(shè)體會，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)教學(xué)模式存在的問題：首先，沒有特色，或沒有按特色化發(fā)展去設(shè)置培養(yǎng)方案；其次，師資力量薄弱，實(shí)踐教師人員匱乏，雙師型教師幾乎沒有；第三，教學(xué)方法仍流于說教；第四，實(shí)踐環(huán)節(jié)不符合工程化素質(zhì)人才培養(yǎng)。本文相應(yīng)地從創(chuàng)新培養(yǎng)方案、靈活師資培養(yǎng)、案例法教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)改革等四個方面論述了以工程化素質(zhì)培養(yǎng)為導(dǎo)向的教學(xué)改革。以期為規(guī)范和辦好應(yīng)用化學(xué)理科專業(yè)提供理論依據(jù)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

一、創(chuàng)新培養(yǎng)方案

從當(dāng)前我國地方高校中應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)置的范圍來看，有趨同的傾向。對于像許昌學(xué)院這樣的地方新升本院校，如果不走特色化道路，勢必在激烈的競爭中慘遭出局，對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)來說更是如此。我校的定位為地方性、應(yīng)用型、服務(wù)中原城市群建設(shè)、依托地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、目前通過校企合作、服務(wù)經(jīng)濟(jì)對改造專業(yè)建設(shè)、推進(jìn)學(xué)科建設(shè)起到了顯著的作用。對以往單純旨在培養(yǎng)研究型人才的培養(yǎng)方案加以調(diào)整，注入了工程化、應(yīng)用型人才培養(yǎng)的元素。首先，將“工程實(shí)踐”能力作為一項(xiàng)重要的技能寫進(jìn)培養(yǎng)目標(biāo)中。其次，在培養(yǎng)規(guī)格中增加“工程實(shí)踐”能力一條，具體闡述為“具有將產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)室規(guī)模到工業(yè)規(guī)模的認(rèn)識和初步能力”。最后，最根本的是課程設(shè)置目標(biāo)更加明確、為專業(yè)特色服務(wù)的目的突出，凝練了專業(yè)方向，加強(qiáng)了專業(yè)課分量和深度。

2010年之前，應(yīng)用化學(xué)專業(yè)完全按照理科專業(yè)模式設(shè)置，專業(yè)課除了四大化學(xué)、儀器分析、化工基礎(chǔ)等必修課之外，選修課則是按照四個模塊設(shè)置，具體為，納米材料模塊：納米材料學(xué)、納米材料的檢測與表征、應(yīng)用X射線衍射技術(shù)。光電材料模塊：新能源材料、太陽能電池材料、光功能材料。工業(yè)分析模塊：色譜與分離、光譜分析、環(huán)境分析?；つK：化工制圖、反應(yīng)工程基礎(chǔ)、化工分離技術(shù)。其它的選修課則有催化、有機(jī)合成設(shè)計、應(yīng)用電化學(xué)、無機(jī)合成化學(xué)、精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、化學(xué)工藝學(xué)、化工產(chǎn)品開發(fā)概論等以及一些必修課選論（主要為考研學(xué)生開設(shè)，主要是講解典型例題，如物理化學(xué)選論等）。從上述課程設(shè)置來看，課程模塊太多，每個模塊課程單薄；必修課基本完全是專業(yè)基礎(chǔ)課，而專業(yè)課則直接過渡選修課，專業(yè)課設(shè)置薄弱，顯然不能滿足專業(yè)特色方向設(shè)置對課程的要求。因此，2010年后，我們對應(yīng)用化學(xué)專業(yè)設(shè)置了兩個方向，分別是精細(xì)化工和高分子材料，相應(yīng)地設(shè)置了必修課（專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)課）和選修課（專業(yè)課），加深了專業(yè)課程基礎(chǔ)，凝練了方向，取得了良好的效果。具體為，精細(xì)化工模塊：精細(xì)化工工藝學(xué)、精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)、精細(xì)化工過程及設(shè)備、精細(xì)化工實(shí)驗(yàn)。相應(yīng)的選修課有化工產(chǎn)品開發(fā)概論、分離工程、表面活性劑、涂料、膠黏劑、香精香料、紡織助劑等，可任選。高分子材料模塊：高分子物理、高分子化學(xué)、高分子實(shí)驗(yàn)、高分子材料加工。相應(yīng)的選修課有化工產(chǎn)品開發(fā)概論、分離工程、材料學(xué)、塑料、橡膠、纖維等，可任選。

二、靈活師資培養(yǎng)

教師給學(xué)生上課，并不是簡單地照本宣科、傳遞知識，而是要培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識問題、分析問題、解決問題的能力。因此，教師要掌握的就不僅僅是書本知識，更多的應(yīng)該是見識，即真正的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、理論在實(shí)踐中的應(yīng)用實(shí)例。

當(dāng)前，地方高校處在高速發(fā)展和擴(kuò)張之際，每年都會招聘一批新教師。但是，限于政策，這些新教師主要是剛畢業(yè)的博士、碩士，基本沒有教師的從業(yè)經(jīng)歷，更沒有企業(yè)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。因此，教師自身對實(shí)踐教學(xué)、企業(yè)生產(chǎn)等沒有基本的認(rèn)識。我院同樣面臨此類問題。我們的解決方法主要從三個方面入手，即理科向工科轉(zhuǎn)變；攻讀學(xué)位和專業(yè)培訓(xùn)結(jié)合，以專業(yè)培訓(xùn)為主；企業(yè)技術(shù)人員兼職承擔(dān)理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)，以實(shí)踐教學(xué)為主。

第一，理科背景教師向工科轉(zhuǎn)變。首先要明確專業(yè)建設(shè)的需要，讓理科教師產(chǎn)生我要轉(zhuǎn)變的原動力；其次，從政策和經(jīng)費(fèi)上支持理科教師的工科能力進(jìn)修和培訓(xùn)。第二，在企業(yè)內(nèi)進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。比如，新教師報到入校后，在第一學(xué)期被派往企業(yè)定崗實(shí)習(xí)，期間對車間工藝、設(shè)備和部分工段操作基本掌握。在學(xué)期開始后，還安排其在老教師帶領(lǐng)和指導(dǎo)下赴實(shí)習(xí)單位進(jìn)行指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)工作。另外，在第二年該新教師即將承擔(dān)實(shí)習(xí)指導(dǎo)任務(wù)前的暑期，學(xué)院會安排其先期赴企業(yè)進(jìn)行輪崗實(shí)習(xí)學(xué)習(xí)，掌握實(shí)習(xí)的第一手資料，提高其指導(dǎo)和教學(xué)水平。經(jīng)過這樣兩年的學(xué)習(xí)、培訓(xùn)和指導(dǎo)訓(xùn)練，到第三年該新教師獨(dú)立指導(dǎo)學(xué)生實(shí)習(xí)時，已經(jīng)具備能夠圓滿完成實(shí)習(xí)指導(dǎo)任務(wù)的能力。該教師自身的工程實(shí)踐能力的提高無疑為學(xué)生工程化素質(zhì)培養(yǎng)提供了保障。第三，充分利用好企業(yè)師資。由企業(yè)技術(shù)人員兼職承擔(dān)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)。我們對實(shí)習(xí)單位的技術(shù)人員作為師資的利用包括幾部分，除了在學(xué)生實(shí)習(xí)時給學(xué)生講解之外，還在對我方新進(jìn)教師進(jìn)行師資培訓(xùn)、來我校進(jìn)行課程輔導(dǎo)和講授中承擔(dān)重要角色。我們采取靈活的待遇方案，使企業(yè)技術(shù)人員的積極性得到提高，我院的教師和學(xué)生均得到全面的培訓(xùn)和輔導(dǎo)，對提高實(shí)習(xí)水平和效果起到很好地促進(jìn)作用。

三、案例法教學(xué)

案例教學(xué)法是在教師的引導(dǎo)下，再現(xiàn)案例實(shí)景，把學(xué)生帶入特定事件的現(xiàn)場，通過深入角色，提高學(xué)生實(shí)際運(yùn)用知識能力的一種教學(xué)方法。實(shí)踐結(jié)果表明，該方法對促進(jìn)學(xué)生更快、更深理解和掌握基本知識有明顯成效。

應(yīng)用化學(xué)專業(yè)講授的專業(yè)課不但有理論性強(qiáng)的課程還有實(shí)踐性強(qiáng)的課程。前者如物理化學(xué)、反應(yīng)工程；后者如精細(xì)化學(xué)品化學(xué)、工業(yè)催化、表面活性劑化學(xué)等。國外教育界有句名言：告訴給我，我會忘記；演示給我，我會理解；讓我參與，我會學(xué)會。但是，讓學(xué)生理解掌握知識點(diǎn)不可能完全通過實(shí)驗(yàn)來實(shí)現(xiàn)。所以我們通過案例教學(xué)法有效實(shí)現(xiàn)了此目標(biāo)。

根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知水平和規(guī)律，我們采取了從“告訴”“演示”“參與”的模擬步驟，循序漸進(jìn)，使學(xué)生易于理解和掌握知識點(diǎn)。當(dāng)然，其中的“參與”步驟更多地仍是通過課堂模擬講述或結(jié)合實(shí)驗(yàn)實(shí)踐課程來實(shí)現(xiàn)。首先，在一系列活生生的案例基礎(chǔ)上提出學(xué)生感興趣且切中基礎(chǔ)理論核心的問題；然后回答問題，逐步深入，反向推理，最終使學(xué)生對物理化學(xué)的基本原理很輕松、很自然地理解、掌握、接受；最后要強(qiáng)調(diào)掌握部分重要的參數(shù)和指標(biāo)。這樣的結(jié)果就使學(xué)生掌握了基本且必要的產(chǎn)品作用原理和重要性能參數(shù)，符合教學(xué)要求和就業(yè)入門的目的。

該步驟示例如下：首先引出案例，例如提到農(nóng)民鋤地的原因，有的學(xué)生認(rèn)為是松土，而正確答案應(yīng)是保墑。因?yàn)橥寥乐杏泻芏鄽饪?，類似于毛?xì)管，由于附加壓力的作用，導(dǎo)致水分和養(yǎng)料喪失，鋤地可以破壞毛細(xì)管，起到保留水分和養(yǎng)料的目的。接下來分析該案例，提出涉及的原理和知識點(diǎn)，即毛細(xì)管的附加壓力及其產(chǎn)生原理（書本上的理論知識）。從土地水分喪失聯(lián)想到毛細(xì)管產(chǎn)生附加壓力，再到拉普拉斯公式和開爾文公式，從生活化的案例到理論知識的輕松理解和掌握。

其次，用生活中的多個實(shí)例來顯示表面活性劑的其它作用。例如，透明狀、水溶性注射針劑生產(chǎn)中表面活性劑的增溶作用；化妝品和農(nóng)藥乳狀液產(chǎn)品中表面活性劑的乳化作用；墨水的制備中表面活性劑的分散作用；漿料中表面活性劑的消泡作用；在新型紡織品材料中的防水、防污作用等。從這些實(shí)例繼續(xù)講述膠束、表面活性劑的兩親性結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)（CMC值、HLB值）等重要理論知識就很容易被學(xué)生接受和理解掌握了。

以“表面活性劑”部分為例。首先引入肥皂和洗衣粉的實(shí)用案例。肥皂和洗衣粉是人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)常接觸的化學(xué)品，可謂是“看得見摸得著”的例子，雖然可能部分學(xué)生對這類洗滌劑有初步的認(rèn)識，但真正了解其洗滌作用原理的并不多。因此，此案例滿足“聽說過但不熟悉”的要求。在運(yùn)用多媒體教學(xué)時可在肥皂和洗衣粉的種類、造型、顏色以及使用對象和部位等方面充分展現(xiàn)其多樣性，使學(xué)生認(rèn)識到該類日用品還有很多“高端產(chǎn)品”，還有很大的開發(fā)空間和前景。在此過程中還可以簡要說明肥皂的來歷等科技發(fā)展歷史。

四、實(shí)踐教學(xué)改革

實(shí)踐教學(xué)改革分別從實(shí)驗(yàn)課、實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)和畢業(yè)論文（設(shè)計）三方面開展。

傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，且內(nèi)容陳舊，達(dá)不到培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的目的。我們的做法是改進(jìn)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、引入教師科研課題和企業(yè)課題。

首先是內(nèi)容陳舊，部分實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目已被證明不適合本科實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練、鍛煉動手能力，或難以體現(xiàn)知識重點(diǎn)，需要改進(jìn)。比如，物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)中測定電勢-pH曲線項(xiàng)目主要的考查目標(biāo)為理解一定條件下能斯特方程中濃度的負(fù)對數(shù)即pH值與電勢φ成正比，并掌握pH值測定的原理。但事實(shí)上學(xué)生對此興趣不大，感覺這是必然的，老師在講的時候已經(jīng)把結(jié)果給展示了，沒有創(chuàng)造性。因此，我們增加了電極的原理和組裝、pH計的原理和組裝實(shí)驗(yàn)，放在測定電勢-pH曲線實(shí)驗(yàn)之前，使學(xué)生親自組裝了電極、pH計，到測定電勢-pH曲線時自然理解清晰、操作得心應(yīng)手。

引入教師科研課題和企業(yè)課題。首先使學(xué)生接觸實(shí)際存在或生產(chǎn)中的問題，對培養(yǎng)其求知欲和提高探索的興趣具有顯著作用，同時還培養(yǎng)了學(xué)生的專業(yè)自信；其次鍛煉了教師，增強(qiáng)其將理論與實(shí)驗(yàn)實(shí)際相結(jié)合的能力。

實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)按一般常規(guī)情況就是帶領(lǐng)學(xué)生去工廠實(shí)習(xí)幾周，請工廠的技術(shù)人員講課，然后參觀生產(chǎn)車間，就算完成生產(chǎn)實(shí)習(xí)任務(wù)。結(jié)果是每年學(xué)校都要投入大量的財力，學(xué)生實(shí)習(xí)則走馬觀花，成了走過場，效果自然難以體現(xiàn)。

目前，在前述加強(qiáng)師資的前提下，使得我們擁有了一定的工程化素質(zhì)的教師隊伍，結(jié)合企業(yè)技術(shù)人員，為做好實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)打下了良好的人力資源基礎(chǔ)。另外，我們采用了新的管理模式和綜合實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)考核方式，起到了較好的效果。具體做法為：管理采用封閉管理、集體上下班、隨時考勤等，保證學(xué)生的實(shí)習(xí)時間和在崗率；考核不但要參考其實(shí)習(xí)報告，還要引入筆試和面試、單獨(dú)崗位操作和答辯等，保證了學(xué)生真正掌握、理解生產(chǎn)過程，起到實(shí)習(xí)的目的。

畢業(yè)論文目前面臨的最大問題是學(xué)生由于要備考研究生，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)時間難以保證。我們的改進(jìn)做法是：其一，嚴(yán)格畢業(yè)論文（設(shè)計）出口機(jī)制，讓達(dá)不到要求水平的畢業(yè)論文（設(shè)計）作者延期畢業(yè)，重新答辯，使學(xué)生重視，教師認(rèn)真對待。其二，一部分學(xué)生在大二或大三即進(jìn)入教師實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。每年學(xué)期初由年級輔導(dǎo)員、班導(dǎo)師向有需求的教師推薦一些學(xué)有余力、感興趣的學(xué)生去進(jìn)行科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。對學(xué)生鞏固實(shí)驗(yàn)課所學(xué)的技能和知識有顯著作用，還可培養(yǎng)其實(shí)踐動手能力，另外還可以為畢業(yè)論文寫作打下基礎(chǔ)。其三，畢業(yè)論文或設(shè)計可以與畢業(yè)實(shí)習(xí)結(jié)合。通過延長企業(yè)實(shí)習(xí)時間，并提煉出課題或模擬出設(shè)計任務(wù)讓部分感興趣的學(xué)生選做，這樣就可以使學(xué)生提前了解了課題的背景，為做論文或設(shè)計打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)，同時節(jié)省了時間。

五、效果與探討

2010年以來，我院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)通過上述教學(xué)改革，取得了明顯成效：

第一，青年教師投身于教學(xué)改革的熱情更加高漲，并從工程化素質(zhì)提升和教學(xué)過程中得到成長。3年來，青年教師積極總結(jié)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)并申報教學(xué)研究項(xiàng)目，共獲立項(xiàng)校級教研項(xiàng)目4項(xiàng)，發(fā)表教研論文5篇。同時，有2位教師獲聘副教授，2位教師獲聘講師，其中有2位教師獲聘雙師稱號。

第二，學(xué)生動手能力和解決問題的能力得到提高。首先在后期實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的動手能力顯著提高，比如物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)，90%的學(xué)生能夠在3個學(xué)時的規(guī)定時間里保質(zhì)保量完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，而在過去則一般需要延長1個學(xué)時才能完成；其次，學(xué)生參與教師科研創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的積極性空前高漲，畢業(yè)論文質(zhì)量也相應(yīng)大幅度提高；最后，3年來，學(xué)生參與“挑戰(zhàn)杯”創(chuàng)新大賽、企業(yè)獎學(xué)金項(xiàng)目、校級創(chuàng)新課題等立項(xiàng)、獲獎共計35項(xiàng)。

第三，學(xué)生學(xué)習(xí)成績提高，考研錄取率顯著升高。從2002級到2009級，考研錄取率從最早的10%上升到60%。這固然與學(xué)生的刻苦學(xué)習(xí)有關(guān)，但顯然與上述教學(xué)改革有一定關(guān)系，尤其是實(shí)踐教學(xué)改革結(jié)出了碩果，比如提高了學(xué)生動手能力、增強(qiáng)了其考研面試競爭力這一結(jié)果，勢必會提高學(xué)生被錄取的機(jī)會。

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對應(yīng)用化學(xué)的認(rèn)識和理解范文第3篇

關(guān)鍵詞：方程式；教學(xué)；效果；教學(xué)策略

一、概念界定

“教學(xué)”：是指由教師引起，維持或促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的所有行為。關(guān)注的是“教”學(xué)生如何“學(xué)”。新課程明確要求改變過去強(qiáng)調(diào)接受學(xué)習(xí)、死記硬背、機(jī)械訓(xùn)練的現(xiàn)狀，倡導(dǎo)學(xué)生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養(yǎng)學(xué)生搜索和處理信息的能力、獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力，以及交流與合作的能力。

“效果”：是指教師在經(jīng)過一段時間的教學(xué)之后，學(xué)生獲得的具體進(jìn)步和發(fā)展，其關(guān)注的重點(diǎn)是學(xué)生有沒有學(xué)到什么或者學(xué)得好不好。

“教學(xué)策略”：是指教師在教學(xué)過程中為幫助學(xué)生以自己的學(xué)習(xí)努力達(dá)到每個目標(biāo)而采取的一系列相對系統(tǒng)的行為。它既包含解決某一實(shí)際問題的教學(xué)理論，又包含解決某一實(shí)際問題帶有規(guī)律性的教學(xué)方法。課堂教學(xué)策略依據(jù)教學(xué)的一般規(guī)律和學(xué)生年齡特征，對課堂教學(xué)程序以及方法進(jìn)行指向性調(diào)節(jié)和控制操作，以逐步實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新教學(xué)目標(biāo)的教學(xué)活動方式，其落腳點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。它包含以下幾層含義：第一，教學(xué)策略包括教學(xué)活動的元認(rèn)知過程、教學(xué)活動的調(diào)節(jié)過程和教學(xué)方法的執(zhí)行過程。第二，教學(xué)策略不同于教學(xué)設(shè)計，也不同于教學(xué)方法，它是教師在現(xiàn)實(shí)的教學(xué)過程中對教學(xué)活動的整體性把握和推進(jìn)的措施。第三，教師在教學(xué)策略的制定、選擇與運(yùn)用中要從教學(xué)活動的全過程入手和著眼，要兼顧教學(xué)的目的、任務(wù)、內(nèi)容、學(xué)生的狀況和現(xiàn)有的教學(xué)資源，靈活機(jī)動地采取措施，保證教學(xué)的有效有序進(jìn)行。第四，教學(xué)策略是一系列有計劃的動態(tài)過程，具有不同的層次和水平。

二、研究的目的、意義

化學(xué)方程式是化學(xué)用語應(yīng)用的集中體現(xiàn)，它具有簡明直觀、涵義豐富的特點(diǎn)。牢固掌握化學(xué)方程式，學(xué)會用化學(xué)符號進(jìn)行邏輯思維，是教師向?qū)W生傳播化學(xué)知識的媒介，是學(xué)生掌握化學(xué)知識必不可少的工具。

化學(xué)方程式的教學(xué)不僅是化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)，更是學(xué)生認(rèn)識物質(zhì)及物質(zhì)間的變化規(guī)律、掌握化學(xué)知識的重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容。以往的教學(xué)中學(xué)生感到記憶和理解困難，教師感到難教，一定程度上影響整個化學(xué)知識的教學(xué)進(jìn)度。通過研究可以解決這一關(guān)鍵難題，使學(xué)生認(rèn)識到世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是變化的，變化是有規(guī)律的，學(xué)一個變化采用宏觀、微觀、符號相聯(lián)系的方式感知及書寫化學(xué)方程式，在化學(xué)變化觀念樹立起的同時努力提高化學(xué)教學(xué)成績。

三、研究的依據(jù)

《化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：依據(jù)學(xué)生的己有經(jīng)驗(yàn)，心理發(fā)展水平和全面發(fā)展的需求選擇化學(xué)課程內(nèi)容，力求反映化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn)，重視科學(xué)、技術(shù)與社會的聯(lián)系，以“科學(xué)探究”“身邊的化學(xué)物質(zhì)”“物質(zhì)構(gòu)成的奧秘”“物質(zhì)的化學(xué)變化”和“化學(xué)與社會發(fā)展”為主題，規(guī)定具體的課程內(nèi)容。這些內(nèi)容是學(xué)生終身學(xué)習(xí)和適應(yīng)現(xiàn)代社會生活所必需的化學(xué)基礎(chǔ)知識，也是對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)廣泛和情感、態(tài)度、價值觀教育的載體。

心理學(xué)觀點(diǎn)：“皮亞杰強(qiáng)調(diào)兒童心理發(fā)展的本質(zhì)是主體通過動作對客體的適應(yīng)，是內(nèi)外因相互作用的結(jié)果。他指出，真正的學(xué)習(xí)是學(xué)生主動的、自發(fā)的學(xué)習(xí)，而不是教師傳授的學(xué)習(xí)。正確的教育能夠加速兒童的發(fā)展?！彼赋觯骸傲己玫姆椒梢栽鲞M(jìn)學(xué)生的效能，乃至加速他們的心理成長而無所損害?！?/p>

四、研究內(nèi)容和目標(biāo)

我國基礎(chǔ)教育新課程的核心理念是“為了每一個學(xué)生的發(fā)展”，所以我們必須把關(guān)愛自然、追求人與自然的可持續(xù)發(fā)展作為重要的價值追求，為了滿足這樣的基本價值追求，新課程確立了新的知識觀、學(xué)生觀和課程與社會生活的連續(xù)性，使個性發(fā)展成為課程的根本目標(biāo)，并使新課程深深植根于生活的土壤。應(yīng)該說，新課程較為全面地關(guān)注了生命的價值。其主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（一）化學(xué)新課程體現(xiàn)了促進(jìn)學(xué)生適應(yīng)未來社會發(fā)展的價值。

化學(xué)新課程將引導(dǎo)學(xué)生去思考人類面臨的挑戰(zhàn)，理解化學(xué)對社會發(fā)展的影響，并懂得如何運(yùn)用化學(xué)的知識和方法去治理環(huán)境、合理地開發(fā)利用化學(xué)能源以及有效地解決人類所面臨的種種問題。

（二）化學(xué)新課程體現(xiàn)了化學(xué)服務(wù)于生活的實(shí)用價值。

化學(xué)新課程將引導(dǎo)學(xué)生從科學(xué)的視角去認(rèn)識化學(xué)在社會生活中的作用，視密切聯(lián)系學(xué)生的生活世界，對教材內(nèi)容的選擇和設(shè)計盡可能把化學(xué)與他們的日常生活拉近，與生活實(shí)際密切聯(lián)系，讓學(xué)生看到學(xué)習(xí)化學(xué)的實(shí)用價值。

（三）化學(xué)新課程體現(xiàn)了培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)和發(fā)展個性的價值。

化學(xué)新課程以“科學(xué)探究”作為課程改革的突破口，力求讓學(xué)生在探究與實(shí)踐的活動中，更好地認(rèn)識、理解化學(xué)的現(xiàn)象和原理；學(xué)會交流，學(xué)會合作；發(fā)展思維能力，培養(yǎng)創(chuàng)新精神；新課程將引導(dǎo)學(xué)生通過化學(xué)的學(xué)習(xí)，初步建立起科學(xué)的物質(zhì)觀，樹立起崇尚科學(xué)、反對迷信、追求真理、敢于批判和善于創(chuàng)新的科學(xué)精神，并學(xué)會用科學(xué)的態(tài)度和觀點(diǎn)去評析社會問題。

1.研究具體內(nèi)容。

（1）了解初中生書寫化學(xué)方程式能力的現(xiàn)狀，找出書寫錯誤的原因。

（2）研究元素、元素符號、常見元素和原子團(tuán)的化合價的記憶方法。

（3）研究化學(xué)式、化學(xué)方程式書寫的教學(xué)策略，總結(jié)書寫規(guī)律和技巧。

（4）宏觀，微觀，符號三重表征之間的聯(lián)系對學(xué)生化學(xué)思維的影響。

2.研究的目標(biāo)。

（1）真正實(shí)現(xiàn)教師觀念的轉(zhuǎn)變：不僅抓好基礎(chǔ)知識教學(xué)，基本技能，還要進(jìn)行好化學(xué)基本觀念教學(xué)。

（2）教師樹立起為學(xué)生服務(wù)的思想。想方設(shè)法創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)氛圍和情景，讓學(xué)生能在輕松愉快中較好地接受和學(xué)到知識。

（3）使學(xué)生樹立世界是變化的，變化是有規(guī)律的，可以用符號表示的觀念。

（4）使學(xué)生熟練掌握化學(xué)方程式的書寫，讀法，理解其深刻的內(nèi)涵。

五、研究的方法

（1）問卷調(diào)查法。通過設(shè)計調(diào)查問卷對八、九年級學(xué)生進(jìn)行調(diào)查，了解學(xué)生學(xué)寫化學(xué)方程式的實(shí)際思想、需求和學(xué)生的心理特點(diǎn)等現(xiàn)狀。

（2）文獻(xiàn)研究法。廣泛收集、閱讀有關(guān)化學(xué)教學(xué)理論及教學(xué)文章，用心解讀新課標(biāo)，解讀課本的編排意圖，深刻理解化學(xué)方程式教學(xué)的教育價值功能，并靈活地滲透于課題研究之中，結(jié)合有關(guān)材料總結(jié)出順口溜等記憶方法。

（3）個案分析法。了解學(xué)生的基本情況，通過對過去八、九年級學(xué)生的作業(yè)、試卷中的有關(guān)化學(xué)方程式部分的研究分析學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)方程式的問題。選取典型個案進(jìn)行分析研究，從而有助于對所有學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣進(jìn)行總體的引導(dǎo)。

（4）經(jīng)驗(yàn)總結(jié)法。對課題開展情況及時進(jìn)行階段性總結(jié)，針對取得的成績和存在的不足加以反思，為這一課題的深入研究奠定基礎(chǔ)。

六、措施及策略

（一）注重學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)。

“知之者不如好之者，好之者不如樂之者?！薄皹穼W(xué)”是對學(xué)習(xí)有濃厚興趣，能感受到學(xué)習(xí)的快樂，是學(xué)習(xí)的最高境界。初中化學(xué)是化學(xué)啟蒙教學(xué)，要特別重視對學(xué)習(xí)興趣的培養(yǎng)?；瘜W(xué)第一節(jié)課并不急于上新課，而是演示一組有趣實(shí)驗(yàn)：如“清水變牛奶”、“白紙顯字”、“生產(chǎn)藍(lán)色果凍”等，讓學(xué)生在“觀察——驚嘆——疑問”中獲得體驗(yàn)，感受化學(xué)世界的神奇，從而達(dá)到引發(fā)、調(diào)動、培養(yǎng)、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣的目的。

（二）分散難度，減少坡度，循序漸進(jìn)。

教學(xué)中，根據(jù)教材內(nèi)容，有計劃的分散難點(diǎn)，提前逐步滲透，減少學(xué)習(xí)的坡度，循序漸進(jìn)，讓學(xué)生在不知不覺的快樂中就學(xué)到了許多的化學(xué)用語。將化學(xué)用語的教學(xué)大致分為三個階段：

第一階段：從“緒言”到第三單元，是元素符號和部分化學(xué)式、化學(xué)反應(yīng)的識記階段。對元素符號的記憶，抓住學(xué)生剛學(xué)化學(xué)有極大的興趣，就鼓勵學(xué)生去看教材P75表4-6常見的元素及符號，并每天記2個，第二周由學(xué)習(xí)小組檢測，并適時加以比賽，激發(fā)學(xué)生興趣。

第二階段：第四、五單元是化學(xué)用語的理解階段。讓學(xué)生理解元素符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式的意義，理解化合價與離子的區(qū)別和聯(lián)系，理解符號周圍數(shù)字的含義等，掌握元素符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式的書寫規(guī)律、化學(xué)方程式常見的配平方法等。

第三階段：第六單元到第十二單元，著重鞏固、擴(kuò)大和應(yīng)用化學(xué)用語。

（三）注重規(guī)范化訓(xùn)練。

規(guī)范意識是一種有序的嚴(yán)密性科學(xué)準(zhǔn)則，規(guī)范意識體現(xiàn)了科學(xué)教育的人文素養(yǎng)和科學(xué)素質(zhì)。首先，教師在化學(xué)用語教學(xué)和組織訓(xùn)練環(huán)節(jié)，教師自身要做到板書嚴(yán)謹(jǐn)、表述規(guī)范。其次對學(xué)生嚴(yán)格要求讀寫并重，不僅要直觀認(rèn)識，快捷讀出不同的化學(xué)用語，更要會順利書寫，還能完整表達(dá)中文意義，兩種方式采取不斷重復(fù)的烙印記憶。

（四）注重對學(xué)生記憶方法和技能的培養(yǎng)，采取多種形式記憶化學(xué)用語。

1.歸納記憶。引導(dǎo)學(xué)生歸納梳理同一專題，學(xué)會類比分析，已形成的知識體系才能條理化、系統(tǒng)化。

2.比較記憶法。充分調(diào)動學(xué)習(xí)材料的相互滲透作用，尋找相關(guān)化學(xué)用語之間的共同特性，注意比較類似用語的微小差別，強(qiáng)烈刺激記憶的興奮點(diǎn)。

3.順口流記憶。運(yùn)用記憶的聯(lián)想技巧，可以自編化合價口訣。

4.推理記憶。根據(jù)各類元素的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推出原子最外層電子數(shù)與對應(yīng)元素化合價的關(guān)系，進(jìn)而記住一些常見元素的化合價。

參考文獻(xiàn)

[1]《初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》，2012.09.

對應(yīng)用化學(xué)的認(rèn)識和理解范文第4篇

化學(xué)語言是在化學(xué)學(xué)科產(chǎn)生和發(fā)展過程中形成的特有的學(xué)科語言，是化學(xué)研究與學(xué)習(xí)活動中進(jìn)行表達(dá)、交流、加工和儲存、傳承化學(xué)思想信息的手段與工具。雖然我們經(jīng)常使用化學(xué)語言，但不少人對化學(xué)語言還存在著一些模糊認(rèn)識，需要澄清和深化認(rèn)識?，F(xiàn)從多種學(xué)科審視化學(xué)語言，就有關(guān)的問題做一些討論。

1 從語言學(xué)、符號學(xué)等角度再認(rèn)識化學(xué)語言

1.1 化學(xué)語言與“化學(xué)用語”、化學(xué)術(shù)語的區(qū)分

化學(xué)用語主要包括元素符號、化學(xué)式、化學(xué)方程式以及其他化學(xué)圖式，用于表示物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化等，是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要工具，因而是基礎(chǔ)化學(xué)的重要內(nèi)容，受到化學(xué)教師的普遍重視。早在上世紀(jì)80年代初我國就有學(xué)者通過量化研究證明，化學(xué)用語的學(xué)習(xí)跟化學(xué)學(xué)科學(xué)習(xí)成績有很強(qiáng)的相關(guān)性。

有不少人認(rèn)為，化學(xué)語言、化學(xué)符號就是化學(xué)用語，這種認(rèn)識是不恰當(dāng)?shù)摹Ｒ暹@個問題，先要弄清什么是語言、什么是符號。

語言是以語音為物質(zhì)外殼，由詞匯和語法構(gòu)成并能表達(dá)人類思想的符號系統(tǒng)。作為符號學(xué)的基本概念之一，“符號”是指代一定意義的意象，可以是圖形圖像、標(biāo)志符號、文字組合，也可以是聲音信號、建筑造型，甚至可以是一種思想文化、一個時事人物，外延要比日常語言中的“符號”廣泛得多。符號總是負(fù)載著某些信息，是信息的攜帶者和高級載體，是信息傳播的最重要的工具。語言是交流、保存和傳遞人類文明成果的工具，是文化的重要組成部分，因而是人類最重要的符號系統(tǒng)，在各種符號系統(tǒng)中也是最復(fù)雜的。為了記錄、傳遞和交流思想，人類在創(chuàng)造了語言之后又創(chuàng)造了文字。由此，語言符號包括口頭語言和以書寫符號（文字）形態(tài)出現(xiàn)的書面語言。文字是語言的視覺形式，是在特定的環(huán)境中，為了特定的需要而產(chǎn)生的。文字突破了口語在空間和時間上所受的限制，能夠發(fā)揮更大的作用[1～3]。

從語言學(xué)角度看，語言可以分為自然語言和人工語言兩大類。自然語言通常是指自然地隨文化演化的語言，漢語、英語等就是自然語言的例子。人工語言又稱人造語言，是因特定目的、用途而人為創(chuàng)造出來，有特定詞匯和語法，為特定族群共同約定和使用的語言。科學(xué)語言是人工語言的主要種類之一，是以特定的語法、邏輯和規(guī)則建構(gòu)的、描述和說明科學(xué)理論的符號系統(tǒng)，是科學(xué)思想的承載者?？茖W(xué)語言不僅囊括了科學(xué)知識和科學(xué)思想，而且也積淀著科學(xué)方法和科學(xué)精神，體現(xiàn)了語言是認(rèn)識世界的中介。語言的功能主要分為社會功能和思維功能兩方面，科學(xué)語言還具有創(chuàng)造功能和審美功能?；瘜W(xué)語言是一種科學(xué)語言。

化學(xué)語言是以有關(guān)符號按照一定規(guī)則來表示一定化學(xué)內(nèi)容的，基本上具有對應(yīng)的各種語言元素。通常所說“化學(xué)用語”特指元素符號和各類化學(xué)式、化學(xué)方程式及其拓展，即還包括（原子、離子、分子）結(jié)構(gòu)示意圖、電子式、示性式等圖式以及價態(tài)符號、價鍵符號、核素符號、軌道符號等特殊符號，是化學(xué)專用的符號。從語言分類學(xué)角度看，化學(xué)語言系統(tǒng)包括符號語言、文字語言和圖表語言等3類。

化學(xué)符號用簡潔和清晰的方式承載著物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)等方面的信息，可以表示物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的一般規(guī)律，構(gòu)造物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的模型，表達(dá)化學(xué)思維模式等等，是化學(xué)思維活動的物質(zhì)載體?；瘜W(xué)符號具有確定性、簡潔性和統(tǒng)一性，使人們得以擺脫大量的記憶和模糊不清的語言糾纏，讓思維能夠?qū)Ｗ⒂谖镔|(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)性能等問題，更加清晰、簡約和專業(yè)化，是化學(xué)思維的最佳工具?；瘜W(xué)語言因?yàn)槭褂昧嘶瘜W(xué)符號而進(jìn)一步增強(qiáng)了抽象性、描述的準(zhǔn)確性和應(yīng)用的廣泛性，成為科學(xué)的共同語言，在化學(xué)科學(xué)的發(fā)展和化學(xué)知識的應(yīng)用中發(fā)揮了重要的作用。

“化學(xué)用語”，即專用的化學(xué)符號舍棄了物質(zhì)的其他方面信息（例如顏色、氣味以及實(shí)驗(yàn)操作等等），難以全面、完整地描述物質(zhì)及其變化，常常要借用部分日常語言來配合。因此，它只是化學(xué)語言（或廣義的化學(xué)符號）的一部分。化學(xué)符號是逐步發(fā)展形成的，它還會繼續(xù)發(fā)展、變化以適應(yīng)化學(xué)科學(xué)的發(fā)展。例如，經(jīng)典的化學(xué)符號是不能表征物質(zhì)具有導(dǎo)電性的，現(xiàn)在，人們已嘗試用共軛結(jié)構(gòu)表征某些物質(zhì)具有導(dǎo)電性；用結(jié)構(gòu)變化式來表征某些分子的開關(guān)性能[4]。

“化學(xué)用語”容易跟“化學(xué)語言”混淆，其實(shí)它只是視覺形式的化學(xué)語言，其功能也跟化學(xué)語言有所不同：化學(xué)語言能表達(dá)化學(xué)學(xué)科中的各種事物、狀態(tài)、思想和操作，進(jìn)行有關(guān)的觀念交流；而“化學(xué)用語”的完備性、獨(dú)立性是有限的，就是作為符號語言也是不完備的。舍棄“化學(xué)用語”這個名稱，改稱為“化學(xué)（專）用符（號）”會更準(zhǔn)確一點(diǎn)。

人類文明的歷史源于文字符號的創(chuàng)立，人類的文明大廈是建筑在文字符號根基之上的。只有創(chuàng)造了化學(xué)符號系統(tǒng)之后，人類才得以建造化學(xué)科學(xué)大廈。換句話說，化學(xué)符號系統(tǒng)是建立化學(xué)科學(xué)的重要前提，它對于化學(xué)科學(xué)的創(chuàng)建和發(fā)展是功績至偉的。但是，化學(xué)符號系統(tǒng)（化學(xué)語言）不僅僅是指“化學(xué)用語”，還應(yīng)該包括描述各種化學(xué)事物的語言，才能完整地表達(dá)、交流、加工和儲存通過抽象反映各種化學(xué)現(xiàn)象的概念、術(shù)語，以及由概念產(chǎn)生的判斷、推理、假說、理論及模型等等。沒有它們，光靠“化學(xué)用語”，復(fù)雜的化學(xué)科學(xué)大廈是無法建成的。因此，在化學(xué)語言中混合使用日常語言是自然的、正常的，這跟化學(xué)與日常生活的密切聯(lián)系有關(guān)。

術(shù)語是專門用于某種科學(xué)或技術(shù)的、意義固定的詞語，其中蘊(yùn)涵著一些高級的科學(xué)概念。各門獨(dú)立的科學(xué)以及有獨(dú)立性的技術(shù)，都有它自己的專用術(shù)語。術(shù)語具有精確和固定的意義，因此才能夠把科學(xué)技術(shù)跟常識區(qū)分開來[5]。有些術(shù)語可以用專門符號來表示。例如在化學(xué)方程式中，可以用“”表示加熱，用“”表示生成氣體，用“”表示生成沉淀……術(shù)語常常借用日常語言詞匯來構(gòu)成，例如（電腦）桌面、后臺、防火墻、云（計算）、（分子）篩、（氧）橋、（羥）橋、風(fēng)化、手性、糖、油脂、蛋白質(zhì)、孔雀綠、水浴、石灰、石膏、（電子）云、樹脂……

1.2 化學(xué)語言的屬性

化學(xué)語言具有語言的基本屬性。例如：

語言是用于表達(dá)事物、動作、思想和狀態(tài)，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)觀念交流的工具，是人類重要的交際工具語言之一，是人們進(jìn)行溝通交流的表達(dá)符號。

語言同思維有密切的聯(lián)系，是人類思維過程中最一般和最核心的符號形式，是思維的工具、載體、物質(zhì)外殼和表現(xiàn)形式，也離不開思維。語言作為思維的工具，只有在思維過程中運(yùn)用才有存在的意義。如果沒有思維活動，無所謂交際和思想，語言工具也就失去了存在的價值，沒有必要存在了。思維對語言有一定影響，語言和思維是相互依存，共同發(fā)展的。所以，語言和思維是相輔相成的，二者各以對方為存在條件。

語言并不排斥人類直觀思維、動作思維和其他特殊類型思維。

語言是一種社會現(xiàn)象，是人類的創(chuàng)造，等等[6～7]。

語言具有結(jié)構(gòu)性、意義性、約定俗成性和創(chuàng)造性，還具有指代性、符號性、系統(tǒng)性等特性。任何語言都是概念的映像，即具有所指性?；瘜W(xué)語言也具有這些特性。

基于上述認(rèn)識，教師教學(xué)元素符號和化學(xué)式時，應(yīng)該說明它們是化學(xué)中常用的符號，可以給化學(xué)的學(xué)習(xí)和研究帶來很大方便，使用時要重視思考和理解它們的化學(xué)含義，切忌把它們說成是一種語言，更不宜把它們跟外語類比。

2 從表征角度再認(rèn)識化學(xué)語言

2.1 兩種不同涵義的“表征”

“表征”現(xiàn)在成了一個比較熱門的新詞：除了在認(rèn)知心理學(xué)中常常出現(xiàn)外，更多地被用于教育教學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)、地質(zhì)學(xué)乃至文學(xué)、社會學(xué)等領(lǐng)域（例如“良好課堂氣氛的表征”、“石墨烯結(jié)構(gòu)性能表征”、“高分子材料老化表征”、“磷灰石礦物表征”、“金屬力學(xué)性能的表征”、“乙肝纖維化表征”、“分散性的表征”、“陳述性知識的表征”、“文藝作品風(fēng)格的基本表征”、“社會分層的新聞表征”、“道德企業(yè)的表征”、“后現(xiàn)代的表征”等等）。不同領(lǐng)域中的“表征”涵義有所不同，對此需要做一些考察。

在心理學(xué)中，表征跟英語中的“representation”一詞對應(yīng)，是認(rèn)知心理學(xué)的核心概念之一，意指信息或知識在心理活動中的表現(xiàn)和記載方式，是外部事物在心理活動中的內(nèi)部再現(xiàn)。例如，汪安圣把信息的記載或表達(dá)方式稱為對這種信息的表征，認(rèn)為表征“代表”著相應(yīng)的信息；心理學(xué)把信息在頭腦中的記載方式稱為心理表征，在不易產(chǎn)生誤解的情況下則簡稱為表征[8]。在心理學(xué)中“表征”實(shí)際上是心理表征或知識表征的簡稱，語言表征是語言材料所負(fù)載的信息在頭腦中存在的方式。

在其他領(lǐng)域，表征多跟英語中的“characterization”一詞對應(yīng)，基本的涵義是（特性/特征的）表述、描述，在不同的場合涵義有所不同，常常被引申而賦予檢測、參數(shù)和性能表述、鑒定、方法甚至于評價或者（對書或戲劇中人物的）刻畫、塑造等意思，跟心理學(xué)中的“表征”是不同的。有人望文生義，把“表征”解釋為“表現(xiàn)的特征”，是不可取的。

表征對于認(rèn)知是必要的。一個清楚存在的事實(shí)是：人類的高級認(rèn)知是通過符號能力實(shí)現(xiàn)的。可以將認(rèn)知能力劃分為3個發(fā)展水平：（1）最初認(rèn)知水平：感覺運(yùn)動認(rèn)知。（2）初級認(rèn)知水平：意象認(rèn)知。這時認(rèn)知活動可以在頭腦中想象地進(jìn)行，可以在頭腦中預(yù)演事情，但又極大地依賴于身體活動的表達(dá)能力。（3）高級認(rèn)知水平或言語思維水平：語言認(rèn)知。這一水平的認(rèn)知擺脫了受限于身體活動表達(dá)的時空局限，抽象世界的發(fā)展成為可能。意象表征始終是具體的，而語言可以表征抽象的含義。真正的語言水平的認(rèn)知是感覺運(yùn)動-意象-語言混合的認(rèn)知，而意象的認(rèn)知是感覺運(yùn)動-意象的認(rèn)知[9]。

人類最重要的認(rèn)識活動是以語言表征的方式進(jìn)行的，表征（意象的和語言的）是人類最重要的認(rèn)知和學(xué)習(xí)方式。但是，不是所有水平的認(rèn)知活動都是符號表征，因?yàn)榇嬖诜钦Z言的認(rèn)知活動（例如，氣味的識別和確定不以有聲語言和書面語言為載體），因而表征對于認(rèn)知不是充分的，而不完全的表征在人類的認(rèn)知活動中是普遍存在的。

大多數(shù)認(rèn)知科學(xué)家都認(rèn)為，心智中的知識是由心理表征構(gòu)成的[10]。因此，知識的表征實(shí)際上就是心理表征。

2.2 化學(xué)認(rèn)知中的“表征”

早在1964年，布魯納就曾經(jīng)指出：人們以表現(xiàn)的、圖像的和符號的方式來表征知識，這3種表征方式依次形成發(fā)展過程。所謂表現(xiàn)性表征包括動作反應(yīng)以及操作物體和事物的表現(xiàn)；圖像性表征是進(jìn)行沒有動作的心像活動或圖像轉(zhuǎn)換思維活動，識別物體、思考物體的屬性或擬采取的動作等；符號性表征是用語言、數(shù)學(xué)符號等對知識進(jìn)行編碼，可以表示抽象的、隨意的知識。符號性表征模式是最后形成的，并很快成為最主要和常用的模式，它可以使學(xué)習(xí)者用更為靈活和有力的方式來表述知識。

1991年，瓊斯通（H. Johnstone）提出，化學(xué)學(xué)習(xí)存在三種水平：宏觀水平、微觀水平、符號水平：宏觀水平對應(yīng)于可以描述宏觀現(xiàn)象；微觀水平對應(yīng)于可以在原子、分子層次上解釋物質(zhì)的存在和化學(xué)變化；符號水平是能用化學(xué)符號來表征物質(zhì)及其化學(xué)變化。1993年，他進(jìn)一步指出，化學(xué)課程應(yīng)有3個基本組成部分：可觸摸、可見的宏觀化學(xué)；原子、分子等微觀化學(xué)；符號、方程式、計量學(xué)、數(shù)學(xué)的表征化學(xué)；這3個基本組成部分存在著三角關(guān)系。但是，經(jīng)典化學(xué)只關(guān)心宏觀和表征兩個角，把每條邊都給分開了，微觀、結(jié)構(gòu)部分通常被忽視。

瓊斯通認(rèn)為，掌握這3種水平以及它們之間的聯(lián)系，有助于學(xué)生提高化學(xué)學(xué)習(xí)水平，學(xué)生就可以把它作為一個有力的工具來認(rèn)識世界。這是一個漫長的過程，“填鴨式”的教學(xué)無助于它的形成。他通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生通常更傾向于一次只在一種水平上，特別是更愿意在宏觀水平上學(xué)習(xí)化學(xué)。他特別指出：學(xué)生必須首先充分理解如何將符號轉(zhuǎn)換成它所表征的富有意義的信息。重要的是教師要理解這3種水平的聯(lián)系，只有教師領(lǐng)悟了，才有可能有效地傳授給學(xué)生。

上述有關(guān)表征及其水平的論述，可以給我們提供有益的啟示，幫助我們更準(zhǔn)確地把握化學(xué)符號在化學(xué)教學(xué)中的定位和功能，自覺地改進(jìn)化學(xué)教學(xué)：

（1）要在搞好宏觀化學(xué)教學(xué)和微觀化學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)上搞好表征化學(xué)的教學(xué)。

（2）在表征化學(xué)的教學(xué)中要注意引導(dǎo)學(xué)生了解符號表征的蘊(yùn)涵，使符號表征成為概括、提升宏觀認(rèn)識與微觀認(rèn)識的重要環(huán)節(jié)。

（3）在表征化學(xué)的教學(xué)中還要注意宏觀化學(xué)與微觀化學(xué)的聯(lián)系，使符號表征成為聯(lián)系宏觀認(rèn)識與微觀認(rèn)識的紐帶，跟宏觀認(rèn)識、微觀認(rèn)識相互聯(lián)系，三維一體。

實(shí)際上，宏觀認(rèn)識和微觀認(rèn)識都是具象的，而符號表征是抽象的，既有宏觀意蘊(yùn)又有微觀意蘊(yùn)；宏觀和微觀都是認(rèn)識的范疇，不是認(rèn)識的工具，而符號是認(rèn)識發(fā)展的結(jié)果，可以作為認(rèn)識的工具。把它們并列為3種表征方式似欠妥當(dāng)，瓊斯通等人也沒有這樣做。

3 從化學(xué)科學(xué)角度再認(rèn)識化學(xué)用語

化學(xué)科學(xué)是研究化學(xué)學(xué)科系統(tǒng)的組成（要素）、結(jié)構(gòu)及發(fā)生、發(fā)展的科學(xué)。從化學(xué)科學(xué)角度認(rèn)識化學(xué)用語，有助于準(zhǔn)確地為化學(xué)用語定位，從而更好地把握它。

為了簡潔明了地表示物質(zhì)，化學(xué)家制定了元素符號和化學(xué)式；為了簡潔明了地表示物質(zhì)的化學(xué)變化，化學(xué)家提出了化學(xué)方程式概念及其規(guī)則系統(tǒng)。元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式自然都跟物質(zhì)有關(guān)。描述物質(zhì)及其化學(xué)性質(zhì)自然離不開元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式。作為交流和思維的工具，它們跟概念和理論知識有著密切的聯(lián)系：在中學(xué)化學(xué)中，通常把教學(xué)內(nèi)容分為概念和化學(xué)理論、元素與化合物（包括有機(jī)化合物）、化學(xué)實(shí)驗(yàn)、化學(xué)計算和化學(xué)用語幾部分。學(xué)習(xí)化學(xué)概念、化學(xué)理論、元素與化合物知識、化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計算時，都要用到元素符號和化學(xué)式；而化學(xué)符號總是跟一定的化學(xué)概念、化學(xué)理論聯(lián)系著。

科學(xué)理論一般含有下列組成部分：（1）支撐和指導(dǎo)這種理論的科學(xué)觀念（常常是隱含的，并不明確說明）；（2）由核心概念及其拓展概念、輔助概念、次要概念等組成的概念系統(tǒng)；（3）運(yùn)用概念進(jìn)行推理形成的命題、假說、規(guī)律系統(tǒng)；（4）基本科學(xué)事實(shí)，以及描述和解釋有關(guān)事實(shí)、進(jìn)行理論思維的工具――語言符號系統(tǒng)（觀察與實(shí)驗(yàn)語言、理論語言）。每一個理論都有它特定的語言符號（不排除跟相近理論共用某些語言符號）。例如，物質(zhì)組成理論有元素概念和元素符號等；原子-分子理論有原子、分子概念以及化學(xué)式等；化學(xué)鍵理論有價鍵式（電子式、結(jié)構(gòu)式）等；空間結(jié)構(gòu)理論有構(gòu)型式、構(gòu)象式等；分子軌道理論有軌道符號、軌道表示式等等。至于化學(xué)實(shí)驗(yàn)和化學(xué)計算，因?yàn)樗鼈兏镔|(zhì)及其化學(xué)變化有關(guān)，當(dāng)然少不了有關(guān)的概念和語言、符號的支持。

4 從教學(xué)論角度再認(rèn)識化學(xué)語言

掌握化學(xué)符號語言是學(xué)好化學(xué)的重要條件。為此，需要遵從有關(guān)的規(guī)律，首先是語言學(xué)習(xí)的一般規(guī)律；其次，還要注意化學(xué)語言學(xué)習(xí)的特殊性。

4.1 語言學(xué)習(xí)的一般規(guī)律

語言教學(xué)論總結(jié)了語言學(xué)習(xí)的一般規(guī)律[11]，主要是：

（1）語言能力是個體在與他人交往時運(yùn)用語言工具順利進(jìn)行信息傳遞的一種心理?xiàng)l件，是在言語的生理素質(zhì)基礎(chǔ)上，通過交往活動或接受系統(tǒng)的教育而習(xí)得和逐步發(fā)展起來的，包括聽、說、讀、寫等方面。

（2）語言學(xué)習(xí)是在言語活動中實(shí)現(xiàn)的。語言學(xué)習(xí)過程包括對一系列聲音或符號及其約定俗成意義的識別、再認(rèn)和重現(xiàn)，對語法規(guī)則的理解，以及對使用語言所必需的動作技能（如發(fā)音、書寫等）的掌握。

（3）語言學(xué)習(xí)是由簡單到復(fù)雜，由模仿到理解的過程。

（4）語言學(xué)習(xí)必須多聽，多看，多讀，多寫，多用等等。

4.2 化學(xué)語言學(xué)習(xí)的特殊性

化學(xué)語言的特殊性決定了化學(xué)語言學(xué)習(xí)的特殊性?；瘜W(xué)語言的特殊性主要是：

（1）化學(xué)語言跟物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)等緊密地聯(lián)系在一起，能表達(dá)化學(xué)學(xué)科中的各種事物、動作、思想和狀態(tài)，進(jìn)行有關(guān)的觀念交流，跟化學(xué)思維有密切的聯(lián)系。

（2）化學(xué)符號表征以對物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)操作、形成有關(guān)表象為基礎(chǔ)，以對宏觀化學(xué)與微觀化學(xué)的了解為基礎(chǔ)；化學(xué)符號表征是概括、提升、融合宏觀認(rèn)識與微觀認(rèn)識的重要環(huán)節(jié)；化學(xué)符號表征蘊(yùn)含著宏觀化學(xué)表征與微觀化學(xué)表征兩個重要方面；化學(xué)符號表征是聯(lián)系宏觀認(rèn)識與微觀認(rèn)識的紐帶。

（3）僅憑元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式不能完成全部的化學(xué)認(rèn)識交流活動。

（4）現(xiàn)行的國際通用的元素符號大多用拉丁字母表示，是以相應(yīng)的拉丁文詞匯第一個字母為基礎(chǔ)構(gòu)成的，不便于中國學(xué)生的記憶和學(xué)習(xí)，特別是集中記憶和學(xué)習(xí)。

（5）元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式有一定的抽象性，使得一些中學(xué)生在化學(xué)符號的理解、轉(zhuǎn)換、構(gòu)造、書面表達(dá)等方面存在一定的困難。但是它們又有較強(qiáng)的具象性，難度并不大，經(jīng)過努力絕大多數(shù)學(xué)生都是可以學(xué)好的。

4.3 化學(xué)語言教學(xué)的有效策略與方法

根據(jù)語言學(xué)習(xí)的一般規(guī)律、化學(xué)語言學(xué)習(xí)的特殊性以及化學(xué)語言教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，化學(xué)語言教學(xué)可采取下列有效策略與方法：

4.3.1 為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)語言奠定堅實(shí)的知識基礎(chǔ)

搞好物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的教學(xué)，從宏觀和微觀兩方面對物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行化學(xué)思維操作，使宏觀認(rèn)識與微觀認(rèn)識相結(jié)合，在此基礎(chǔ)上形成的有關(guān)表象和概念是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)語言的知識基礎(chǔ)和必要前提。不考慮學(xué)習(xí)化學(xué)語言的知識基礎(chǔ)，讓學(xué)生集中提前死記的做法是錯誤的。

4.3.2 為學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)語言奠定有利的心理基礎(chǔ)

以元素符號為例：元素符號是初中學(xué)生最先接觸的化學(xué)符號。即使在初中，其數(shù)量也不算少，容易形成學(xué)習(xí)困難。對此，可以采取兩方面措施：

一是誘發(fā)學(xué)習(xí)化學(xué)符號的迫切心理。例如，先讓學(xué)生用漢字來寫二氧化碳、五氧化二磷等物質(zhì)的名稱，用漢字來表示有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)過程，使他們感覺到不便、麻煩，再伺機(jī)介紹有關(guān)的元素符號和化學(xué)式，使他們體驗(yàn)使用化學(xué)符號的方便等優(yōu)點(diǎn)，形成學(xué)習(xí)化學(xué)符號的愿望和興趣。

4.3.3 引導(dǎo)學(xué)生掌握蘊(yùn)涵，注重名實(shí)結(jié)合

所謂“名實(shí)結(jié)合”，一是指化學(xué)符號（名）與化學(xué)符號所承載、蘊(yùn)含的宏觀意義和微觀意義等實(shí)質(zhì)內(nèi)容（實(shí)）結(jié)合；二是指名（稱）與化學(xué)式（實(shí)）聯(lián)系記憶。

著名化學(xué)教育家劉知新教授曾精辟地概括了“名實(shí)結(jié)合”、“名實(shí)互現(xiàn)”、“名實(shí)發(fā)展”等化學(xué)符號教學(xué)原則。他指出，要讓學(xué)生“把化學(xué)用語與化學(xué)事實(shí)或概念結(jié)合起來，形成正確的聯(lián)想”；“要盡量使具體物質(zhì)、具體反應(yīng)、化學(xué)概念和原理借助于化學(xué)用語來抽象概括，減少不必要的假借”；“要突出化學(xué)用語的意義，在學(xué)生初步掌握了化學(xué)用語之后又進(jìn)而結(jié)合物質(zhì)及其變化使之具體化、深刻化，達(dá)到運(yùn)用于發(fā)展的目的”[12]。劉知新教授提出的這些原則我們應(yīng)好好體會、回味。

4.3.4 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、掌握有關(guān)規(guī)律

例如，化學(xué)式的讀寫規(guī)律（先讀后寫，后讀先寫）、化合價代數(shù)和規(guī)律（化學(xué)式中各元素正負(fù)化合價代數(shù)和為零）以及氧化物、堿、酸、鹽的化學(xué)式讀寫規(guī)律等等。

4.3.5 嚴(yán)格要求，遵守規(guī)范

不僅重視化學(xué)符號的教學(xué)，教師注意做好示范作用并嚴(yán)格要求學(xué)生遵守有關(guān)的讀說和書寫規(guī)范，而且注重全面地提高學(xué)生的化學(xué)語言能力。

4.3.6 抓好應(yīng)用環(huán)節(jié)，為學(xué)生創(chuàng)造常用常練的機(jī)會

化學(xué)符號學(xué)習(xí)要抓好識、讀、寫、意（義理解）、練等環(huán)節(jié)，特別是應(yīng)用環(huán)節(jié)。要結(jié)合有關(guān)事實(shí)、概念練習(xí)應(yīng)用，通過經(jīng)常的識、讀、寫、意、練，使學(xué)生增強(qiáng)聯(lián)想能力，加深理解和記憶，逐步達(dá)到熟練水平?；瘜W(xué)符號以外的化學(xué)語言也要多為學(xué)生創(chuàng)造常用常練的機(jī)會，例如，經(jīng)常組織討論，布置一些論述題、簡述題，而不只是打鉤、畫線、選擇、填空等。

化學(xué)語言的教學(xué)看似簡單，實(shí)際上未必。它給我們提供了開展教學(xué)研究的空間，需要我們在教學(xué)實(shí)踐中不斷地研究、探索。

4.4 當(dāng)前化學(xué)語言教學(xué)中需要注意的問題

目前的高中化學(xué)教學(xué)，往往只在高一新生剛?cè)雽W(xué)時以及高中畢業(yè)復(fù)習(xí)時對化學(xué)語言有所重視，其余時間則“無暇顧及”。少數(shù)教師甚至認(rèn)為化學(xué)語言教學(xué)是初中教師的事，這種認(rèn)識對化學(xué)語言教學(xué)十分不利，要努力糾正。

在初中化學(xué)中，化學(xué)語言教學(xué)存在著下列需要重視的問題：（1）化學(xué)符號教學(xué)超標(biāo)。以中考標(biāo)準(zhǔn)代替課程標(biāo)準(zhǔn)，甚至以“強(qiáng)化”為名隨意增加數(shù)量、提高教學(xué)要求。（2）化學(xué)符號教學(xué)亂序。一步到位，提前“達(dá)標(biāo)”：要求學(xué)生提前強(qiáng)記中考可能涉及的元素符號、化學(xué)式和化學(xué)方程式。（3）不重視表達(dá)訓(xùn)練，學(xué)生缺乏應(yīng)用化學(xué)語言的機(jī)會。（4）化學(xué)符號教學(xué)失策。只強(qiáng)調(diào)結(jié)果，不講方法。一些教師往往以復(fù)習(xí)課模式代替新課模式。由于初中化學(xué)只在九年級開課，任教教師都要承擔(dān)初中化學(xué)復(fù)習(xí)迎接中考的任務(wù)，而高中化學(xué)教師不一定承擔(dān)復(fù)習(xí)迎考的任務(wù)，所以初中化學(xué)的“超標(biāo)”、“亂序”和“失策”等情況比高中普遍和嚴(yán)重。

概括存在的問題，就是任性施教、粗暴施教。當(dāng)然，這只是極端情況，不同教師的情況有所不同，也有不少教師能夠堅持正確的做法。

造成上述問題的原因主要有：

（1）對教學(xué)內(nèi)容缺乏深入認(rèn)識。一些教師主要是從升學(xué)考試角度“感覺”到化學(xué)語言很重要，是迫于升學(xué)考試需要來抓化學(xué)語言教學(xué)，對化學(xué)符號的本質(zhì)和內(nèi)外聯(lián)系缺乏深入認(rèn)識，不是從化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生發(fā)展需要來抓化學(xué)符號教學(xué)。

（2）對教學(xué)規(guī)律缺乏深入理解。雖然在“化學(xué)教學(xué)論”課程或者化學(xué)教材教法培訓(xùn)中學(xué)習(xí)過化學(xué)符號教學(xué)規(guī)律及教學(xué)方法等內(nèi)容，但不求甚解，缺乏深入理解。

（3）對教學(xué)規(guī)律缺乏敬畏之心。出于功利之心，急于求成，浮躁任性，不屑于按照教學(xué)規(guī)律辦事，肆意違背教學(xué)規(guī)律。

對應(yīng)用化學(xué)的認(rèn)識和理解范文第5篇

1問題的提出

世界著名學(xué)術(shù)期刊Nature的顧問編委員Philip Ball在對多位世界著名化學(xué)家就什么是化學(xué)學(xué)科的大問題進(jìn)行專題訪談后，撰寫了題為“化學(xué)家想知道什么(What chemists want to know)的專論[1]”。設(shè)問的中心議題是：化學(xué)在絕大多數(shù)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中已經(jīng)成為具有關(guān)鍵作用的學(xué)科組成之一，是否意味著它將被視為僅僅是一種得心應(yīng)手的“工具？”或者說它仍然有著自身的主要化學(xué)問題等待著繼續(xù)深入和突破？該文發(fā)表在2006年8月3日出版的Nature上[Nature 442, 3 August(2006)50-52]。所談及的問題和學(xué)者們的真知灼見，對于化學(xué)學(xué)科的建設(shè)、發(fā)展以及化學(xué)教育的改革都有參考價值。

人們所以關(guān)注這個問題，起因很多，主要可以歸結(jié)為以下兩個方面，一個是有志于就讀大學(xué)化學(xué)專業(yè)的優(yōu)秀學(xué)生生源出現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢，迫使國外多所院校的化學(xué)系改變名稱，或者縮小招生規(guī)模；另一方面，化學(xué)家在配合其他領(lǐng)域的發(fā)展方面，存在著過分關(guān)注具有強(qiáng)烈應(yīng)用背景的課題的傾向。在融入其他學(xué)科或相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的過程中，呈現(xiàn)出化學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)面貌變得模糊不清的問題。而和化學(xué)同為基礎(chǔ)學(xué)科的物理學(xué)和生物學(xué)，在積極參與相關(guān)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的前期研究、發(fā)明或開發(fā)的同時，對本學(xué)科中的大問題的研究熱情卻一直有增無減。例如物理學(xué)家始終熱衷于諸如宇宙起源、以及從原子到天體的整個尺度范圍內(nèi)的空間、時間和物質(zhì)是由什么來控制的等問題；又如生物學(xué)家在試圖通過DNA的解碼、以及如何支配蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和相互作用來回答Erwin Schroedinger提出的“什么是生命”的問題等。面對公眾對化學(xué)的日益漠視，甚至認(rèn)為化學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科的時代已經(jīng)結(jié)束等誤解，化學(xué)界必須正視并認(rèn)真回答這個問題，也就是作為三大基礎(chǔ)科學(xué)之一的化學(xué)，還是一門富有生命力的基礎(chǔ)學(xué)科嗎？它的大問題又是什么呢？

此外，近年來人類社會一直受到能源、資源和環(huán)境等問題的嚴(yán)重困擾，其中，涉及人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€方面的環(huán)境問題，不僅關(guān)系到人類社會的持續(xù)發(fā)展，而且直接影響到人體的健康和壽命的長短，更是日益受到社會的普遍關(guān)注。盡管環(huán)境問題的產(chǎn)生和作為自然科學(xué)之一的化學(xué)并無直接的關(guān)系，但是由于人們在談及污染問題時，多以污染物的存在和危害性為依據(jù)(例如上個世紀(jì)70年現(xiàn)的與臭氧空洞生成有關(guān)的氟里昂和近日由有毒奶粉引出的三聚氰胺事件)，自然會聯(lián)想到與研究和合成物質(zhì)密切相關(guān)的化學(xué)，當(dāng)人們不能嚴(yán)格分清化學(xué)學(xué)科和包含著化學(xué)過程的物質(zhì)生產(chǎn)過程之間的差別時，把環(huán)境污染問題更多地歸因于化學(xué)，應(yīng)當(dāng)是一種可以理解的誤解。從污染物的源頭來看，它可能是人工合成的，也可能是原來就存在于自然界的，即所謂“純天然的”。它們的發(fā)現(xiàn)、分離、分析和化學(xué)合成工作屬于經(jīng)典的化學(xué)工作。化學(xué)家從物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和變化等方面幫助人們認(rèn)識了它們，并且學(xué)會了利用現(xiàn)有的物質(zhì)作為原材料合成它們和新的物質(zhì)，或通過化學(xué)修飾以改善它們的性能和某些功能，以及發(fā)現(xiàn)或發(fā)明能夠?qū)鼓承┯卸净蛴泻ξ镔|(zhì)和病蟲害的藥物等。通過化學(xué)家們幾百年的工作，人類社會所能應(yīng)用和享用的化學(xué)物質(zhì)日益豐富，以科學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)的社會生產(chǎn)力和人類的生活質(zhì)量也因此得以持續(xù)發(fā)展。但是必須明確的是：科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用、社會生產(chǎn)力發(fā)展所選擇的主要途徑、對社會各界需求的物質(zhì)資源和生活資源的生產(chǎn)和分配等等任務(wù)，并不是化學(xué)科學(xué)的基本任務(wù)。所以，依據(jù)一切(化學(xué))物質(zhì)都是化學(xué)的研究對象，因而簡單地把化學(xué)物質(zhì)的存在等同于化學(xué)，即由所謂“處處有化學(xué)”推衍出來的“因?yàn)槲覀兩钤谝粋€物質(zhì)世界中，化學(xué)不可須臾別離，所以化學(xué)是最重要的基礎(chǔ)學(xué)科”和“因?yàn)樗械奈廴疚锒际腔瘜W(xué)物質(zhì)，所以化學(xué)是環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)住眱煞N極端而片面的看法的同時存在，就不足為奇了。

由于對化學(xué)的誤解一直沒有得到徹底的澄清，而且以上兩種相互對立的極端觀點(diǎn)依然在通過教學(xué)、科普活動及大眾媒體廣為散布，不僅導(dǎo)致所謂厭化學(xué)癥(chemophobia)的形成，并致使國內(nèi)外不少高校化學(xué)系的招生質(zhì)量逐年下降(盡管就業(yè)比率仍然保持中等水平)和紛紛改變系名(就連美國化學(xué)會在2004年都曾經(jīng)有過改名為分子科學(xué)與工程學(xué)會的建議[1])等現(xiàn)象的存在，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為都是事出有因的了。因此，化學(xué)是否仍然是一門基礎(chǔ)的自然科學(xué)，是否絕大部分的重要化學(xué)問題通過融入其他學(xué)科領(lǐng)域后，僅僅保留為一種“化學(xué)”視角？已經(jīng)成為一個迫切需要面對并回答的問題，而且必須以化學(xué)是否仍然有著亟待解決的、富有挑戰(zhàn)性的大問題來回答。Ball所寫專論的重要性也在于此。

2什么是化學(xué)中的大問題

文中簡要介紹的大問題，非常具有啟發(fā)性和前瞻性，通過它們可以預(yù)見到化學(xué)在今后20年或更長一點(diǎn)的時期將呈現(xiàn)于世人之前的新面貌，同時它作為中心科學(xué)的作用將得到進(jìn)一步地發(fā)展和深化。如果化學(xué)界和化學(xué)教育界能夠就此形成共識，必將對化學(xué)專業(yè)建設(shè)和人才培養(yǎng)起到振聾發(fā)聵的作用。不僅如此，它對于初等化學(xué)教育和教學(xué)改革也有重要的指導(dǎo)作用，因?yàn)檫@是現(xiàn)在的中小學(xué)生未來步入社會時將要面對的實(shí)際??！Ball根據(jù)專家訪談時收集到的意見和看法，歸納為以下幾個方面的大問題。茲分述如下，為了有助于讀者理解專家們的意見并形成自己的看法，在撰寫本文時將盡可能地引用他們的原話。

2.1化學(xué)合成雖然無可替代仍然有著亟待解決的大問題

和其他“發(fā)現(xiàn)”科學(xué)如物理學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)以及地球科學(xué)相比，化學(xué)合成一直被認(rèn)為是化學(xué)的最獨(dú)特之處，而且通常是無可代替的。1890年法國化學(xué)家Marcelin就曾經(jīng)自豪地用“Chemistry creats its objects”來描述化學(xué)的這個特點(diǎn)。曾經(jīng)擔(dān)任美國化學(xué)會會長的Ron Breslow(美國哥倫比亞大學(xué)的有機(jī)化學(xué)教授)進(jìn)一步擴(kuò)展了Marcelin的說法，他指出：“化學(xué)合成使得化學(xué)得以設(shè)立一個大多數(shù)其他學(xué)科無法企及的目標(biāo)?！辈⑻岢觥笆欠窨梢詣?chuàng)立一門合成天文學(xué)？即通過改變引力常數(shù)來影響宇宙萬物的性質(zhì)，從而使其優(yōu)化”的建議。盡管目前合成生物學(xué)也已經(jīng)成為一門獨(dú)立學(xué)科，但是在化學(xué)家看來，它不過是應(yīng)用化學(xué)的另一個基于如DNA合成和蛋白質(zhì)設(shè)計的分支而已。加州理工學(xué)院的核酸化學(xué)家Jacqueline Barton則強(qiáng)調(diào)：“化學(xué)是唯一能夠制備前所未有的物質(zhì)的科學(xué)”。

但是過于關(guān)注合成化學(xué)有可能使得化學(xué)家們不自覺地扮演著“修補(bǔ)匠”的角色，為了滿足好奇心或者為了獲利做著玩轉(zhuǎn)分子世界的工作。由于工業(yè)發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)已成為科學(xué)創(chuàng)造的重要推動力，因而致使工業(yè)化學(xué)和學(xué)科化學(xué)的分界線變得模糊不清。所以Barton指出：“化學(xué)是為工業(yè)添加燃料的科學(xué)事業(yè)。例如石油化工，還有制藥、生物技術(shù)以及計算機(jī)芯片”。Breslow同意化學(xué)面對的大問題不如實(shí)際生活中提出的挑戰(zhàn)性問題來得多的看法。例如從日光獲取能量的實(shí)用方法，制造能夠荷載大電流的室溫超導(dǎo)體；還有迫切需要學(xué)習(xí)如何在完成生產(chǎn)過程的同時不至于損害環(huán)境等問題，都是些面對實(shí)際的挑戰(zhàn)性問題。

沒有人會低估應(yīng)用和工業(yè)化學(xué)的重要性。但是如果化學(xué)家們對什么是我們能夠知道的問題的關(guān)注遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如什么是我們能夠做的問題時，亦即過分關(guān)注為特定問題尋求特定解決方案的現(xiàn)狀，是否會影響到化學(xué)作為一門基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展前景和進(jìn)展的步伐？這是一個值得認(rèn)真思考的問題。

倫敦皇家研究所有無機(jī)化學(xué)家John Meurig Thomas認(rèn)為，化學(xué)是一門很特別的科學(xué)，例如，人們可以認(rèn)同化學(xué)鍵的一般原理但是在特殊的分子中，卻經(jīng)常會遇到必須做出新的規(guī)定或修改原有理論的情況。他還說：“如果想找到一個能夠普遍適用于酶、材料、表面等等的催化理論是一件荒謬可笑的事情”。值得關(guān)注的是，在大部分化學(xué)家垂青于實(shí)際問題和一些領(lǐng)域逐漸偏離化學(xué)的形勢下，化學(xué)是否還存在某些大問題？如果是這樣，它能否和物理學(xué)及生物學(xué)的學(xué)科前沿問題一樣具有強(qiáng)烈的激勵作用？

2.2細(xì)胞的化學(xué)基礎(chǔ)和功能分子的結(jié)構(gòu)功能關(guān)系問題

對于其他領(lǐng)域中的前沿問題，化學(xué)家確有協(xié)助解答的能力和義務(wù)。Nature所征得的比較一致的意見是，化學(xué)家們最關(guān)心的問題中有很大一部分被認(rèn)為是屬于生物學(xué)的。Stanford大學(xué)的物理化學(xué)家Richard Zare說：“對我來說，最大的有待回答的問題是關(guān)于生命過程的化學(xué)”。Barton對此表示同意，他說：“要真正地了解生命過程，一定要回歸到化學(xué)”。

Harvard大學(xué)的化學(xué)家，George Whitesides的看法更加明確。他說：“細(xì)胞的本質(zhì)完全是一個分子層次的問題”，而且“只靠生物學(xué)真的解決不了”。他認(rèn)為生物學(xué)中“真正需要著力的”部分，如精確定量和分子層次的探究一直受到忽視的原因在于生物學(xué)家研究的是整個器官。Salk Institute for Biological Studies (San Diego, California)的分子生物學(xué)家，諾貝爾獎得主Sydney Brenner對此持有相同的看法。

對于分子生物學(xué)中基本過程的認(rèn)識至今依然存在著許多困惑：如蛋白質(zhì)折疊、生物分子功能的基因標(biāo)記、以及高度選擇性的分子識別等，基本上都屬于分子層次的問題，即化學(xué)問題。盡管分子生物學(xué)家可以認(rèn)為對于上述過程已經(jīng)有了較全面的了解，但是從化學(xué)來看，卻并非如此。生物醫(yī)學(xué)和藥物開發(fā)迫切需要的、基于分子層次的、合理且有預(yù)見性的科學(xué)依據(jù)的不足，就是最有力的例證之一。

University of California(Santa Barbara)的化學(xué)工程師Matthew Tirrell認(rèn)為，涉及生物分子過程化學(xué)本質(zhì)的信號傳遞是一個關(guān)鍵問題。也就在這個意義上，化學(xué)被視為一門信息科學(xué)。1894年德國化學(xué)家Emil Fischer用于解釋生物分子識別的鎖鑰概念，可以看成是法國University of Louis Pasteur (Strasbourg)的超分子化學(xué)家，諾貝爾獎得主Jean-Marie Lehn把化學(xué)稱作信息物質(zhì)科學(xué)的由起。

自組織現(xiàn)象使得化學(xué)家產(chǎn)生了這樣的認(rèn)識，即分子可以按照某種程序相互作用并以某種特定方式聚集，而人工復(fù)制的分子聚集體則隱含著化學(xué)信息具有定向傳遞和放大的可能。Lehn說：“就我而言，認(rèn)為化學(xué)對于所有的大問題都有著最重要的貢獻(xiàn)，包括研究自組織過程是如何產(chǎn)生的，以及它又如何使得宇宙成為一個能夠反映其母源物種的物質(zhì)世界等在內(nèi)?！盠ehn相信，下一步的工作將是設(shè)計分子的‘學(xué)習(xí)體系’，這種體系不僅可以編程，而且可以訓(xùn)練。事實(shí)上，很多化學(xué)家所關(guān)注的另一個化學(xué)生物學(xué)關(guān)鍵問題就是記憶的化學(xué)基礎(chǔ)。Barton認(rèn)為：“當(dāng)我們一旦得到答案之后，就有可能設(shè)計新的思維和記憶方式，至少做到學(xué)會如何保存舊有的思想和記憶?！盬hiteside則希望知道如何能夠運(yùn)用化學(xué)使硅電子器件和灰質(zhì)結(jié)合在一起，他問道：“怎樣才能把我的計算機(jī)裝入我的大腦？”這類問題看起來似乎應(yīng)該屬于神經(jīng)科學(xué)家和電子工程師研究的范疇，但是神經(jīng)元之間的信號傳遞則屬于化學(xué)過程；這種類型的中介過程需要用化學(xué)語言提供指令。

呈現(xiàn)在化學(xué)家們面前的這些研究方向，能否確認(rèn)為真正的化學(xué)問題？Whiteside持完全肯定的態(tài)度，他說：“我所持的觀點(diǎn)就是，目前令人感興趣的科學(xué)，就是化學(xué)”。因?yàn)榧词故悄切┟黠@和化學(xué)相去甚遠(yuǎn)的領(lǐng)域例如天文學(xué)中的關(guān)鍵問題，就像‘還有多少類似于地球的星球’或‘土星的月球Titan上面有什么？’等基本上都屬于分子層面的問題。當(dāng)談及學(xué)科交叉問題時，他認(rèn)為由于物理學(xué)和生物學(xué)在解決分子層次的機(jī)制問題時存在著某些困難。促使化學(xué)家致力于了解(或預(yù)測)分子結(jié)構(gòu)和功能之間的關(guān)系，從而成為對化學(xué)的最重要挑戰(zhàn)之一，例如構(gòu)效關(guān)系對于藥物分子設(shè)計的重要性。Barton問道：“我們怎樣能夠?qū)μ囟ǖ募?xì)胞、器官或組織的分子做上特定的標(biāo)記？又怎樣能夠使得在需要分子移動時，它就會移動？”構(gòu)效關(guān)系的深入了解，對于工業(yè)合成用催化劑的設(shè)計也很重要，目前僅對簡單小分子合成用的催化劑所涉及的構(gòu)效關(guān)系了解比較充分，而且遺留的細(xì)節(jié)問題仍然不少。

2.3分子的動態(tài)特性和難以窮盡的化學(xué)物質(zhì)世界

諾貝爾獎獲得者，加州理工學(xué)院的物理化學(xué)家Ahmed Zewail指出，分子的動態(tài)行為和它們的分子結(jié)構(gòu)一樣，對于分子的活動性有著重大的影響。顯然，生物分子間的相互作用并不像鎖鑰匹配關(guān)系(亦即只要在結(jié)合部位和底物分子間達(dá)到很好的幾何匹配，就可以有效地完成整個過程)那樣簡單。例如分子和溶劑間相互作用時的動態(tài)學(xué)就有可能起著關(guān)鍵的作用。

目前，化學(xué)家對化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)過程研究，是以復(fù)雜的多維勢能面(類似于崎嶇的山地)為基礎(chǔ)的。例如把蛋白質(zhì)折疊的問題簡約成為分子中肽鏈跨越勢能面時的軌跡問題，以及它最后是如何停在和正確折疊構(gòu)象對應(yīng)的“能谷”中的問題等。Thomas說：“生物學(xué)對構(gòu)效關(guān)系的考慮一般是不充分的，必須了解分子在勢能面上的運(yùn)動情況?！睋Q句話說，動態(tài)學(xué)才是關(guān)鍵。即使化學(xué)家破解了分子設(shè)計的原理，化學(xué)家又能怎樣運(yùn)用它們呢？Barton說：“即使達(dá)到了這樣的階段，例如人們能夠在實(shí)驗(yàn)室中以100%的產(chǎn)率合成任何一種分子，不再需要研究生花上一年的時間來完成它時，也不能算是真正地掌握了合成。所以涉及使原子能夠按照預(yù)先設(shè)定的方式并有效地聚集成為新分子的過程和規(guī)律是個大問題。只有解決了這個大問題，我們才能夠制造任何我們所想要的物質(zhì)?！蓖瑫r，能源、資源以及其他生產(chǎn)成本都達(dá)到最優(yōu)化，而且對環(huán)境最友好的化工生產(chǎn)工藝和企業(yè)的誕生，將成為現(xiàn)實(shí)。這個涉及到化學(xué)合成的大問題，不僅具有重大的學(xué)科價值，而且可以極大程度地體現(xiàn)出化學(xué)在解決人類社會發(fā)展中所能起到的無可替代的作用。

只有化學(xué)家才知道加工原子和分子到底有多么困難，而有些分子是很多其他學(xué)科所依存的。例如，物理學(xué)家和生物學(xué)家是不會去制造室溫超導(dǎo)體和人造微生物的。但是，如果化學(xué)被肢解并分屬于其他學(xué)科，這類能夠觸及物質(zhì)奧秘的訓(xùn)練基礎(chǔ)也就不復(fù)存在了。認(rèn)為化學(xué)的核心-推理式合成缺乏智慧的看法是錯誤的。有關(guān)化學(xué)家除了試圖了解這個世界，還試圖了解所有可能的世界的學(xué)科特色，Breslow說得好：“化學(xué)有其實(shí)用的方面，但是這不是基礎(chǔ)科學(xué)。當(dāng)我們確定地知道，自然界能夠提供的分子和反應(yīng)是非常有限，相對于處在繼續(xù)創(chuàng)造和發(fā)現(xiàn)過程中的奇妙化學(xué)世界而言，不過是一個巨大無比的水桶中的一滴微小水珠時，化學(xué)的基礎(chǔ)科學(xué)的性質(zhì)就再也明白不過了?！?/p>

根據(jù)訪談，Ball在文中歸納出化學(xué)應(yīng)當(dāng)面對的6個方面的大問題，它們分別是：

(1)如何設(shè)計出具有特定功能和動態(tài)特性的分子？

(2)什么是細(xì)胞的化學(xué)基礎(chǔ)？

(3)怎樣制造未來在能源、空間或醫(yī)藥領(lǐng)域所需要的材料？

(4)什么是思維和記憶的化學(xué)基礎(chǔ)？

(5)地球上的生命起源問題，以及在其他星球上如何才能夠出現(xiàn)生命？

(6)如何才能夠查明所有元素間的可能組合？

3化學(xué)學(xué)科發(fā)展的主線和對化學(xué)教育及教學(xué)改革的啟示

Philip Ball在這篇專論中所提及的化學(xué)大問題，雖然涉及化學(xué)學(xué)科的很多領(lǐng)域，但是未必已經(jīng)窮盡。參與訪談的化學(xué)家們各自由本領(lǐng)域的視角出發(fā)，提出的問題非常精辟，視角獨(dú)到，脈絡(luò)清晰，不僅有振聾發(fā)聵的作用，而且具有很好的啟示作用，卻也未必能夠完全覆蓋化學(xué)學(xué)科的所有領(lǐng)域。但是他們針對化學(xué)學(xué)科發(fā)展提出的意見和設(shè)想，不僅能夠開闊我們的視野，更有很好的示范和啟示作用。未盡之處，應(yīng)當(dāng)是留給我們的思考和想象空間。它將有助于人們從現(xiàn)代化學(xué)的眾多成就中，辨明學(xué)科的發(fā)展主線和前進(jìn)的軌跡。

例如根據(jù)估算，由常見元素組成的，和典型藥物分子大小相當(dāng)?shù)姆肿涌倲?shù)，可能達(dá)到1040的量級。Breslow說：“目前，已知的化學(xué)世界，包括化學(xué)家已經(jīng)使之‘膨脹’了的自然界在內(nèi)的分子總數(shù)，還不到它的1%?！边@是反對試圖把化學(xué)還原為一種目標(biāo)狹窄的學(xué)科的主要原因。諾貝爾獎得主，Cornell大學(xué)(Ithaca,NY)的理論化學(xué)家Roald Hoffmann則明確指出：“不能把宇宙還原為少數(shù)幾種基本粒子或者是數(shù)以百計的元素，應(yīng)當(dāng)擴(kuò)展到所有可能被合成的數(shù)量無限的分子。分子能夠具有的結(jié)構(gòu)和性能是難以窮盡的?！?/p>

此外，查明并制備化學(xué)元素之間可能生成的所有分子和使化學(xué)合成產(chǎn)率都能達(dá)到100%，本身就是一個大問題。而且是化學(xué)所特有的大問題。由于化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)決定于分子的組成和結(jié)構(gòu)(有時還要考慮體系所處的環(huán)境)，分子的形成過程則取決于相應(yīng)組分在給定反應(yīng)體系中的動態(tài)歷程和作用機(jī)制。因此僅僅滿足于經(jīng)典的活化分子有效碰撞理論和依據(jù)缺乏‘柔性’的鎖鑰關(guān)系而做出的分子設(shè)計，顯然是難以完成這個歷史任務(wù)的。Lehn近年來提出的Constitutional Dynamic Chemistry(組分動態(tài)化學(xué))Adaptive Chemistry(適配化學(xué))思想[2]，以及在這個思想指導(dǎo)下完成的一系列組成和結(jié)構(gòu)都相當(dāng)復(fù)雜的化學(xué)合成研究，為他在上個世紀(jì)80年代提出的化學(xué)信息論提供了新的實(shí)驗(yàn)證明。從中可以隱約地看到解決化學(xué)合成領(lǐng)域中大問題的一線曙光。

我們可以把目前化學(xué)學(xué)科發(fā)展中最值得重視的問題歸結(jié)為：對什么是我們能夠知道的問題的關(guān)注遠(yuǎn)不及于什么是我們能夠做的問題。其實(shí)，這也是我們在目前進(jìn)行的化學(xué)專業(yè)教育以及中學(xué)化學(xué)教學(xué)改革中，同樣應(yīng)該關(guān)注的問題??！

參考文獻(xiàn)：